USZCZELNIENIA Podstawowe elementy uszczelnienia to: -element uszczelniający (uszczelki, pierścień kształtowy, ciecz magnetyczna); -powierzchnie uszczelniane (płaskie, cylindryczne); -elementy pomocnicze (dociskowe, prowadzące)
Przeciek-przedostanie się czynnika roboczego z jednego określonego obszaru do drugiego. W każdym przypadku kierunek przepływu czynnika zależy od różnicy ciśnień delta p=p1-p2. Jeżeli za obszar I przyjmiemy wnętrze urządzenia o ciśnieniu p1 a obszarem II nazwiemy otoczenie o ciśnieniu p2 to przy delta p>0 zadaniem uszczelnienia jest przeciwdziałanie wypływowi czynnika z urządzenia, a przy delta p<0 uszczelnienie powinno chronić wnętrze urządzenia przed wnikaniem niepożądanych czynników (płyn wilgoć) z otoczenia.
Miarą natężenia przecieku jest hPa dm^3 s^-1. Przeciek równy jest jedności, gdy ciśnienie w zbiorniku o pojemności 1 dm zmienia się w ciągu 1s o 1hPa.
Przy rozpatrywaniu współpracy powierzchni elementów należy uwzględnić wpływ parametrów określających stan powierzchni na których zachodzi proces uszczelniania
Cechy-chropowatość pow., twardość, kierunkowość struktury mogą zmienić nośność warstwy wierzchniej iw wielkość pola powierzchni styku, wpływając na szczelność. Zmniejszenie chropowatości przez dotarcie elementów wpływa korzystnie na przyleganie i szczelność
Czynniki które uwzględniamy przy doborze uszczelnien: -rodzaj czynnika roboczego i jego oddziaływanie chemiczne; -wielkość ciśnienia czynnika; -wielkość temperatury
-prędkość i rodzaj ruchu elementu uszczelnianego; -wolna przestrzeń do zabudowy; -łatwość i koszt montażu i demontażu; -trwałość uszczelnienia (starzenie); -względy ekonomiczne
Ogólna klasyfikacja uszczelnień: a)uszczelnienia połączeń ruchowych: -uszczelnienia ruchu posuwisto zwrotnego (pierścienie tłokowe i segmentowe; pierścienie samouszczelniające; uszczelnienia przesłonowe); -uszczelnienia ruchu obrotowego:
*uszczelnienia stykowe: prostą powierzchnią styku (czołowe), z cylindryczną (wargowe, dławieniowe); *uszczelnienia bezstykowe: szczelinowe (labiryntowe, z pierścieniem pływającym); cieczowe(wirnikowe, śrubowe, terromagnetyczne)
Podział materiałów uszczelniających: -elastomery; -tworzywo sztuczne; -węgiel (grafit); -węglik krzemu; -węgliki wolframu; -azotki krzemu; -tlenek glinu; -metale.
Elastomery – to polimerowe tworzywa sztuczne lub naturalne, które cechuje zdolność do odwracalnej deformacji pod wpływem działania sił mechanicznych, z zachowaniem ciągłości ich struktury. Elastomery to szersza grupa materiałów niż gumy, które stanowią tylko jedną z klas elastomerów. Elastomer posiada zdolność zmiany w szerokim zakresie swoich wymiarów w momencie gdy jest poddawany naprężeniom rozciągającym, ścinającym lub ściskającym oraz następnie powrót do poprzednich wymiarów. Np: niektóre rodzaje gum opartych na kauczukach silikonowych można rozciągnąć o 1000% pierwotnych wymiarów bez zerwania.
Właściwości: -bardzo niski moduł sprężystości (od 5-20 MPa) oraz bardzo duża odkształcalność do zerwania przekraczająca zwykle 100% co jest istotne przy montażu oraz przy pracy; -jako materiał sprężynujący z małą histerezą-zapewnia to możliwość szybkiego reagowania na zmiany ciepła; -ma stosunkowo dużą odporność na pełzanie, wytrzymałość jest dość niska w porównaniu z większością tworzyw sztucznych czy metali. Termoplasty: -niski współczynnik tarcia- przy tarciu suchy lub przy niskiej
prędkości obrotowej uszczelnianego połączenia lub niedostatecznego smarowania układu; -z odpowiednim wypełniaczem tworzywo wykazuje bardzo dobrą odporność na ścieranie; -wysoka wytrzymałość a w przypadku wytrzymałości do masy skutecznie konkurują nawet z metalami; -większy zakres temp. niż jest to możliwe przy elastomerach; -szeroki zakres odporności chemicznej.
Wady tworzyw sztucznych jako uszczelnień:
-nie tłumią drgań i wibracji a przy takich obciążeniach mogą się przemieszczać; -niska elastyczność nie pozwala na rozciągnięcie przy montażu co stwarza problemy i ogranicza możliwość projektowania, szybsze zużywanie; -temp. wywiera znaczny wpływ na własności podobnie czas.
Odporne na: wodę, oleje mineralne i syntetyczne, płyny hamulcowe, nieutleniające kwasy, zasady, sole, związki organiczne nieutleniające
Nie odporne na: utleniające chemikalia, silne kwasy, chlor, rozpuszczalniki chlorowane
Materiały na elementy uszczelnień czołowych
Przy doborze materiału należy uwzględnić: -odporność chemiczną; -własności samosmarne; -niski współ. Tarcia; -przewodność cieplną; -rozszerzalność cieplną; -sztywność; -uzyskanie odpowiednij gładkości; -pv>50 MPam/s; wymagane chłodzenie
Pierścienie ślizgowe ruchome: Tworzywa węglowo-grafotowe, węglik krzemu, węglik wolframu, ceramika, węglografit metalizowany
Pierścienie ślizgowe stałe: stal nierdzewna, PTFE z wypełniaczem węglowym, węglik krzemu, żeliwo. Tworzywo węglowe-wrażliwe na wysokie ciśnienie; Węglik krzemu nie nadaje się do uszczelnienia kwasów; Ceramika nie powinna być stosowana dla gazów; Mienki metalowe i sprężyny: stal nierdzewna stopy metalowe.
Wpływ temperatury: -odparowanie czynnika w szczelinie i pogorszenie smarowania; -odkształcenia cieplne pierścieni i zmiany kształtu szczeliny; -pękanie powierzchni; -zniszczenie uszczelnień wtórnych; -zmiana własności fizyko-chem. I mechan.; Układy uszczelnień: -zdwojony i szeregowy
Układ zdwojony- tworzą dwa urządzenia czołowe odwrócone względem siebie o 180 stopni uszczelnienia od strony atmosfery II. Przestrzeń pomiędzy obu szczelinami wypłenia się cieczą zaporową o ciśnieniu wyższym o 0,1-0,2 MPa niż ciśnienie czynnika. W poprawnie działającym uszczelnieniu możliwy jest wyciek jedynie cieczy zaporowej.
Cechy cieczy zaporowej: -dobre własności smaru; -duża przewodność cieplna; -wys. temp. Parowania; -nie może działać na czynnik uszczelniany.
Stosowane medie: Chlorek etylenu 130-15 stopni C; Propanol 120-70; Metylowy 80-40; Gliceryna 100-200
PROEKTOWANIE ITD
Maszyna-urządzenie zawierające mechanizm lub zespół mechanizmów, służące do wytwarzania energii lub wykonywania pracy mechanizcznej
Mechanizm-zespół współpracujących ze sobą części składowych maszyny lub przyrządu spełniających określone zadania, jak no przenoszenie ruchu.
Projektowanie-to opracowanie informacji o sposobach zaspokajania potrzeb
Konstruowanie-polega na doborze cech konstrukcyjnych (materiałowe, geometryczne, dynamicznych)
Algorytm zadania konstrukcyjnego Zadanie konstrukcyjne-> przygotowanie modelu fizycznego -> skompletowanie danych uzupełniających(dane normowe, materiałowe)->opracowanie modelu matematycznego-> sformułowanie procedury optymalizacyjnej-> wykonanie obliczeń-> opracowanie dokumentacji technicznej
Algorytm realizacji procesu projektu konstrukcyjnego: Założenia projektowo-konstrukcyjne-> tworzenie układu funkcji składowych-> poszukiwanie fizycznych modeli realizacji funkcji składowych-> tworzenie struktury funkcji składowych i wariantów rozwiązań-> wybór przydatnych kombinacji-> konkretyzacja warunków-> identyfikacja kryteriów oceny-> wartościowanie wariantów-> opracowanie wybranych projektów koncepcyjnych
Schemat blokowy przedstawiający ideę maszyny jako obiektu przetwarzającego materię:
E-energia; I-inforacja; u-skutek użyteczny; R-organ roboczy; M-materia; S-silnik; T-reduktor, multiplikator
Projektowanie maszyny: podział na zadania konstrukcyjne: -konstrukcja maszyny; -układy robocze; -układy napędowe; -układy elektryczne; -układy hydrauliczne; -inne
Koordynacja prac -> dokumentacja techniczna Proces realizacji zadania konstrukcyjno-projektowego
1.Podział środków smarnych: Gazowe: powietrze, azot dwutlenek wegla, inne gazy; Płynne: oleje mineralne, aleje syntetyczne, woda, emulsje, inne ciecze; Plastyczne na bazie: olejów mineralnych, syntetycznych, inne smary; Stałe: grafit, dwusiarczek molibdenu(MoS2), dwusiarczek wolframu (WS2).
2.Charakterytyka: Gazowe: Gaz jest stosowany jako smar w smarowaniu gazostatyczne lub gazodynamiczne wysokoobrotowych, niskoobciążonych łożysk ślizgowych. Płynne: Oleje mineralne będące produktami przeróbki ropy naftowej są najszerzej stosowane w samrowaniu maszyn. Na ich bazie wytwarzane są oleje smarowe które, w zależności od potrzeb i zastosowania są mieszaniną róznych olejów bazowych i dodatków uszlachetniajacych poprawiajacych smarność i odporność olejów na oddziaływania zewnętrzne. Oleje syntetyczne dzielą się na dwie grupy: oleje węglowodorowe i oleje niewęglowodorowe. Otrzymuje się je na drodze syntezy chemicznej w celu uzyskania bardzo określonych właściwości fizyko-chemicznych; są to na przykład trudnopalne oleje hydrauliczne, oleje silnikowe o wysokim wskaźniku lepkości, obojętne chemicznie oleje spożywcze. Wodę lub emulsje wodne stosuje się w mechanizmach gdzie woda występuje jako czynnik roboczy (pompy wody) , w przypadkach, gdzie potrzebne jest intensywne chłodzenie smarowanych elementów, lub w miejscach zagrożenia pożarowego lub wybuchowego (górnictwo). Plastyczne: Są to przeważnie smary plastyczne, powstałe przez zagęszczenie olejów mineralnych lub syntetycznych specjalnymi mydłami (wapniowymi, sodowymi, litowymi, baru i innych pierwiastków). Stosowane są w mechanizmach, gdzie trudno utrzymać lub dostarczać olej smarowy. Smary plastyczne są to dyspersje stałych zagęszczaczy w fazie ciekłej. W skład smarów jako reguła, wchodzą trzy podstawowe składniki: - faza ciekła (osnowa) – 70 … 90%; (olej mineralny, syntetyczny, roślinny lub ich mieszaniny); -faza zdyspergowana, stała, zagęszczacz – 10 … 25%; (mydła metali, polimery, stałe węglowodory, a także substancje nieorganiczne np.: bentonity, żel krzemionkowy itp.); -dodatki poprawiające właściwości eksploatacyjne, modyfikatory struktury, wypełniacze – 1 … 15%; mogą być one zawarte zarówno w fazie ciekłej jak i w fazie stałej. Smary plastyczne są cieczami nienewtonowskimi. Oznacza to, że ich lepkość zależy nie tylko od ciśnienia i temperatury, lecz także od gradientu prędkości. Stałe: materiały te mają budowę płytkową, co ułatwia wytworzenie charakterystycznych płaszczyzn poślizgu, dzięki czemu zmniejszony jest współczynnik tarcia. Stosowane są jako samoistne środki smarne w warunkach podwyższonej temperatury, lub jako dodatki do olejów smarowych i smarów.
3.Lepkość dynamiczna η współczynnik lepkości dynamicznej (lepkość dynamiczna): lepkość dynamiczna stosowana jest w obliczeniach łożysk hydrodynamicznych i hydrostatycznych. Jednostka lepkości dynamicznej paskalosekunda τ=FA=N*sm2
4.lepkość kinematyczna: Do celów klasyfikacji lepkościowej olejów smarowych używa się współczynnika lepkości kinematycznej (lepkość kinematyczna). Lepkość kinematyczna jest to lepkość dynamiczna odniesiona do gęstości (masy właściwej): v=ηρ=m2s
5.Wskaźnik lepkości: Idea tego wskaźnika polega na porównaniu zmian lepkości badanego oleju w zależności od temperatury ze zmianami lepkości dwóch olejów wzorcowych o znacznym zróznicowaniu wrażliwości na zmiany temperatury . Olejowi wzorcowemu o małej wrażliwości oznaczonemu literą H (High-wysoki) przypisuje się wskaźnik lepkości 100, a olejowi wzorcowemu o dużej wrażliwości oznaczonemu literą L (Low-niski) przypisuje się wskaźnik lepkości 0. Badany olej oznaczony literą U (Unidentified-nieznany) ma nieznaną wrażliwość na zmiany temperatury.
Badanie polega na dobraniu olejów wzorcowych H i L w taki sposób aby w temperaturze 1000C (2100F) miały lepkość taką samą jak olej badany U. Wtedy mierząc lepkość olejów H, L i U w temperaturze 400C (1000F) można określić wskaźnik lepkości WL według wzoru: WL=L-UL-H*100
6.Lepkość strukturalna smarów: Odpowiednikiem lepkości dynamicznej jest dla smarów lepkość strukturalna h. Określa się ja jako stosunek naprężenia stycznego t do gradientu prędkości odkształcania smaru D w określonej chwili.
7.Podział smarowania: Rodzaj środka smarowego: płynami(cieczami, gazami), smarami plastycznymi, smarami stałymi, kompozycjami smarowymi(emulsjami, mgłą olejową, kompozycjami olej lub smar plastyczny-smar stały); Ilość środka smarowego: okresowe, ciągłe; Dopływ środka smarowego: bezciśnieniowe (grawitacyjne, kapilarne, powielaczowe, zanurzeniowe, rozbryzgowe, inne) ciśnieniowe; Obieg środka smarowego: przelotowe, obiegowe; Zespołowość: indywidualne, grupowe; Obsługa: ręcznie, automatycznie
8. Smarowanie obiegowe polega na przepływie środka smarnego w obiegu zamkniętym, wg schematu: zbiornik oleju - pompa - skojarzenie trące - miska olejowa - zbiornik oleju
W układach smarowania obiegowego są stosowane: filtry, odstojniki, chłodnice, urządzenia kontrolno - pomiarowe do nadzorowania stanu oleju: temperatury, ciśnienia, poziomu, stanu czystości, a także regulatory ciśnienia i przepływu, zawory bezpieczeństwa, wyłączniki, rozdzielacze. Układy smarowania obiegowego są stosowane w przypadkach wydzielonych jednostek (maszyn), wymagających dużych ilości środka smarnego, który wielokrotnie przepływa przez smarowane skojarzenia trące maszyny. Układy smarowania obiegowego są stosowane w urządzeniach wymagających intensywnego smarowania z uwagi na bardzo...
qazsedc